Neural underpinnings of preparatory processes: The roles of prediction, previous experience and social context in attentional control

Jeden Tag führen wir viele Aufgaben aus, entweder allein oder gemeinsam mit anderen Menschen (joint action), bei denen wir unsere Aufmerksamkeit auf unsere Ziele richten und eine Reihe von Distraktoren ausblenden müssen, die sonst unsere Aufgabenleistung beeinträchtigen. Es gibt mehrere Faktoren, die die Aufmerksamkeit für irrelevante Objekte erhöhen können, wodurch es schwieriger wird, sie auszublenden, z. B. die selection history (Awh, Belopolsky, & Theeuwes, 2012). Andererseits erleichtert die Vorhersagbarkeit der Aufgabe die Auswahl des Ziels und die Unterdrückung der Wahrnehmung von Distraktoren durch einen proaktiven Kontrollmechanismus (Braver, 2012), der vor der Stimuluspräsentation einsetzt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass Einflüsse aus der selection history die Aufmerksamkeit auf einen Distraktor auch dann noch fesseln, wenn die Teilnehmer die bevorstehende Aufgabe vorhersagen können (Kadel, Feldmann-Wüstefeld, & Schubö, 2017). Andere Faktoren, die die Salienz eines Objekts beeinflussen, insbesondere bei Aufgaben mit gemeinsamen Handlungen, sind der soziale Wert und der soziale Kontext. In früheren Forschungsarbeiten wurde über die Co-Repräsentation eines Targets des Partners durch einen Probanden berichtet (Sebanz, Knoblich, & Prinz, 2003), die im kooperativen Kontext vorhanden und im kompetitiven Kontext nicht vorhanden ist (Hommel, Colzato, & van Den Wildenberg, 2009). Es gibt jedoch noch einige Lücken in der Literatur, die in dieser Dissertation geschlossen werden sollen. Erstens, ist noch nicht ausreichend erforscht, wie proaktive Vorbereitung in Gegenwart der selection history umgesetzt wird. Vor allem fehlt es an Wissen über die Hirnaktivität während der Aufgabenvorbereitung und den Einfluss der selection history auf diese. Zweitens, wurden der Einfluss des sozialen Werts und des sozialen Kontexts auf die Aufmerksamkeit und die zugehörigen neuronalen Grundlagen noch nicht ausreichend untersucht. Diese Zusammenhänge werden in der vorliegenden Dissertation erforscht. Diese Dissertation gliedert sich in zwei Hauptteile. Im ersten Teil (Studien I - III) ist die zentrale Forschungsfrage, ob und wie die Vorhersagbarkeit der Aufgabe die durch die selection history induzierten Aufmerksamkeitsverzerrungen moduliert. Im zweiten Teil (Studie IV) ist das Hauptziel die Untersuchung des Einflusses des sozialen Wertes und des sozialen Kontextes auf die Ablenkung der Aufmerksamkeit durch Distraktoren. Um eine individuelle selection history zu induzieren, kategorisieren die Teilnehmer im ersten Teil der Dissertation entweder die Farbe des Farbsingletons (Farbgruppe) oder die Form des Formsingletons (Formgruppe) in einer Kategorisierungsaufgabe. Anschließend führen alle Teilnehmer eine Suchaufgabe durch, bei der ein diamantförmiges Target ausgewählt werden muss, während in einigen Fällen gleichzeitig ein roter Kreis präsentiert wird. Entscheidend ist, dass die Aufgaben unterschiedlich gut vorhersagbar waren (Studien I und II): In Studie I ist die Aufgabensequenz entweder vorhersehbar oder unvorhersehbar, während sie in Studie II immer vorhersehbar ist, allerdings mit einem unterschiedlichen Grad an Zuverlässigkeit (gut vorhersehbar vs. schlecht vorhersehbar). Diese Variationen der Vorhersagbarkeit der Aufgabe ermöglichen eine systematische Untersuchung des Einflusses der proaktiven Vorbereitung auf die Aufmerksamkeitsverzerrungen in der selection history. Studie I zeigt, dass eine proaktive Vorbereitung erforderlich ist, wenn die bevorstehende Aufgabe vorhersehbar ist. Diese proaktive Vorbereitung spiegelt sich in einer verringerten Leistung des posterioren Alpha-Bandes vor dem Einblenden des Stimulus wider, allerdings nur in vorhersehbaren Sequenzblöcken. Wichtig ist, dass die proaktive Vorbereitung durch die individuelle selection history skaliert wird - die Teilnehmer der Farbgruppe, die beim Wechsel zwischen den Aufgaben eine stärkere Anpassung des Aufgabensets benötigen, profitierten mehr von der Vorhersagbarkeit der Aufgaben und üben eine stärkere proaktive Vorbereitung aus. Folglich müssen diese Teilnehmer keine starke Distraktorunterdrückung nach Stimulusbeginn ausüben. Dies spiegelt sich in der Amplitude der early Pd component (ein Marker für frühe Distraktorunterdrückung) wider, die unabhängig von der Vorhersagbarkeit der Aufgabe gleichbleibt. Die Teilnehmer der Formgruppe müssen jedoch ihre schwächere proaktive Vorbereitung vor Stimulusbeginn durch eine frühe Unterdrückung des Distraktors kompensieren, was sich in einer größeren early Pd Amplitude in vorhersagbaren im Vergleich zu unvorhersagbaren Sequenzblöcken zeigt. Die Ergebnisse von Studie I werden in Studie II weiter erforscht, in welcher die Aufgabensequenz in einer Sitzung konstant und zwischen den Sitzungen unterschiedlich ist. Es zeigt sich, dass eine zunehmende Vorhersagbarkeit nur einen geringen Einfluss auf die proaktive Distraktorunterdrückung in der Formgruppe hat. Dies liegt möglicherweise daran, dass das Wissen über die Targetdimension für eine optimale Aufgabenerfüllung ausreicht und die Vorhersagbarkeit der Aufgabe die Informationen über die Dimensionen von Target und Distraktor für diese Gruppe nicht verändert. Die Teilnehmer der Farbgruppe unterdrücken den Distraktor jedoch stärker, wenn die Vorhersagbarkeit der Aufgabe zuverlässiger ist, was auf die Nutzung einer proaktiven Vorbereitung hindeutet, wenn die Aufgabe dies erfordert. Die selection history erhöht die Fokussierung der Aufmerksamkeit auf den Distraktor, wenn Eigenschaften dieses Distraktors innerhalb der Dimension schon an der vorherigen Selektion beteiligt waren. Dies zeigt sich in Studie II in der Farbgruppe, in der die Vorhersagbarkeit der Aufgabe weniger zuverlässig ist, durch das Auftreten der N2pc Komponente nach Präsentation des Distraktors. Die proaktive Vorbereitung erleichtert die Unterdrückung des Distraktors durch die Teilnehmer der Farbgruppe, was sich durch eine kleinere N2pc Komponente nach der Distraktor Präsentation und eine größere early Pd Komponente zeigt, für den Fall, dass die Vorhersagbarkeit der Aufgabe zuverlässig ist. Obwohl die Teilnehmer der Farbgruppe einen größeren Nutzen aus der Vorhersagbarkeit der Aufgabe ziehen, bleibt die Target-Selektion durch diese Teilnehmer beeinträchtigt, wenn der Farbdistraktor präsent ist. Diese verminderte Target-Selektion spiegelt sich in größeren Verhaltenskosten (distractor costs) und einem späteren Einsetzen der target N2pc in der Farbgruppe verglichen mit der Formgruppe wider. Diese Ergebnisse zeigen, dass die proaktive Unterdrückung von Distraktoren nicht in der Lage ist, die durch die selection history induzierten Aufmerksamkeitsverzerrungen aufzuheben. Der Einfluss der selection history auf die Prioritätskarte (priority map) wird in Studie III mit Hilfe eines algorithmischen Modells quantitativ bewertet. Das Modell berechnet für jede Gruppe die Gewichtung von vier verschiedenen Karten (Historie, Farbe, Form und Orientierung). In der Farbgruppe ist das Gewicht der Historiekarte sehr hoch und größer als in der Formgruppe. Dies zeigt, dass die Personen in der Farbgruppe sich mehr auf ihre selection history verlassen, da sie diese zur Erfüllung der Kategorisierungsaufgabe benötigen. Andererseits war das Gewicht der Formkarte in der Formgruppe am höchsten. Dies deutet darauf hin, dass die Teilnehmer der Formgruppe beide Aufgaben bewältigen können, indem sie sich auf die Formunterscheidung verlassen, ohne auf ihre Historie zurückgreifen zu müssen. Wichtig ist, dass die Farbkarte in der Farbgruppe ein größeres Gewicht hat als in der Formgruppe, was die größere Fokussierung der Aufmerksamkeit auf den Distraktor in der Farbgruppe im Vergleich mit der Formgruppe erklärt. Daher kann das Modell quantitative Messwerte für jede Karte liefern und erklären, wie die selection history mit den physikalischen Eigenschaften der Stimuli bei der Lenkung der Aufmerksamkeit in der Prioritätskarte interagiert. Im zweiten Teil der vorliegenden Dissertation (Studie IV) teilen sich Paare von Teilnehmern eine gemeinsame Aufgabe, entweder kooperativ oder kompetitiv, wobei die Teilnehmer auf ihr eigenes Target (agent target vs. partner target) reagieren müssen. Entscheidend ist, dass in einigen Versuchen ein farbiger Distraktor vorhanden ist, der für keinen der Teilnehmer das Target ist (nicht-relevanter Distraktor). Obwohl sowohl das Target des Partners, als auch der nicht-relevante Distraktor für den Probanden keine Targets sind, erregten sie die Aufmerksamkeit des Probanden auf unterschiedliche Weise. Während das Target des Partners die Aufmerksamkeit des Probanden auf sich zieht, was sich in einer negativen Lateralisierung der parieto-occipitalen Alpha-Band Energie und einer längeren Reaktionszeit zeigt, wird der nicht-relevante Distraktor unterdrückt, was zu einer positiven Lateralisierung der parieto-occipitalen Alpha-Band Energie führt. Wichtig ist, dass die Fokussierung der Aufmerksamkeit auf das Target des Partners vom sozialen Kontext abhängt. Während das Target des Partners die Aufmerksamkeit des Probanden in der kooperativen Bedingung auf sich zieht, was durch eine negative Lateralisierung der parieto-occipitalen Alpha-Band Energie zu sehen ist, wird derselbe Stimulus in der kompetitiven Bedingung unterdrückt und zeigt sich in einer positiven Lateralisierung der parieto-occipitalen Alpha-Band Energie. Dies deutet darauf hin, dass die Teilnehmer ihre Aufmerksamkeit in Abhängigkeit vom sozialen Kontext und der Aufgabe auf das Target des Partners richten. Zusammenfassend wird in den vier Studien dieser Dissertation der Einfluss verschiedener Faktoren wie Vorerfahrung, Vorhersagbarkeit der Aufgabe, sozialer Wert und sozialer Kontext auf die Ausrichtung der Aufmerksamkeit untersucht. Es zeigt sich, dass frühere Erfahrungen mit einer Merkmalsdimension die Salienz der Stimuli in dieser Dimension erhöhen und damit die Fokussierung der Aufmerksamkeit darauf steigern. Obwohl eine Erhöhung der Vorhersagbarkeit der Aufgabe die durch die selection history induzierten Aufmerksamkeitsverschiebungen verringert, kann sie den Einfluss der selection history nicht vollständig aufheben. Außerdem wird gezeigt, dass der soziale Wert die Aufmerksamkeit auf die Stimuli verändert. Das Target des Partners zieht die Aufmerksamkeit auf sich, während der nicht-relevante Stimulus, der eine ähnliche Luminanz hat, unterdrückt wird. Es wird außerdem gezeigt, dass die Fokussierung der Aufmerksamkeit durch das Target des Partners eine Funktion des sozialen Kontexts ist. Die vorliegende Dissertation legt daher nahe, dass die Aufmerksamkeitskontrolle flexibel ist, da die Fokussierung der Aufmerksamkeit auf den Distraktor in Abhängigkeit von Faktoren wie der Vorhersagbarkeit der Aufgabe, früheren Erfahrungen, dem sozialen Wert und dem sozialen Kontext variieren kann.